Isothermischer Prozess: 31 Dinge, die die meisten Anfänger nicht wissen

Inhalt

Isotherme Definition

Ein isothermer Prozess ist ein thermodynamischer Prozess. Bei diesem isothermen Prozess bleibt die Systemtemperatur während des gesamten Prozesses konstant. Wenn wir die Temperatur als T betrachten, ist die Temperaturänderung ΔT.

Für den isothermen Prozess können wir sagen, dass ΔT = 0 ist

Isotherme Expansion

Die isotherme Expansion erhöht das Volumen bei konstanter Temperatur des Systems.

Isotherme - Temperaturkonstante

Erweiterung - Lautstärke erhöhen

Isothermer Prozess: Expansion
Isotherme Expansion

Betrachten wir die Kolben-Zylinder-Anordnung, um zu verstehen, ob sich der Kolben mit einer konstanten Gastemperatur vom oberen Totpunkt zum oberen Totpunkt bewegt. Dieser isotherme Prozess wird als isotherme Expansion angesehen.

Isotherme Kompression

Die isotherme Kompression verringert das Volumen bei konstanter Temperatur des Systems.

Isotherme - Temperaturkonstante

Komprimierung - Lautstärke verringern

Kolbenzylinder 2
Isotherme Kompression

Betrachten wir einen anderen Zustand, wenn sich der Kolben bewegt TDC zu BDC (Unterer Totpunkt) bei konstanter Temperatur des Gases. Dieser isotherme Prozess wird als isotherme Kompression bezeichnet.

Isotherme vs adiabatische

Isotherme bedeutet konstante Temperatur.

Adiabatisch bedeutet konstante Wärmeenergie.

Einige Bedingungen für einen isothermen Prozess sind:

  • Die Temperatur sollte konstant bleiben.
  • Die Variation muss langsam erfolgen.
  • Die spezifische Wärme des Gases ist unendlich.

Einige Grundbedingungen für Adiabatika sind wie folgt:

  • In adiabatischer Form findet keine Wärmeübertragung statt.
  • Die Variation muss sehr schnell erfolgen.
  • Die spezifische Wärme von Gas ist 0 (Null).

Isotherme Kalorimetrie

Es ist eine Technik, die Wechselwirkung thermodynamischer Parameter in einer chemischen Lösung zu finden. Unter Verwendung der isothermen Kalorimetrie kann man Bindungsaffinität, Bindungsstöchiometrie und Enthalpieänderungen zwischen zwei oder mehr Molekülwechselwirkungen finden.

Isotherme Verstärkung

Dies ist eine der Techniken zur Überwachung von Krankheitserregern. Bei diesen Techniken wird die DNA amplifiziert, wobei die Empfindlichkeit höher bleibt als bei der Benchmark-Polymerasekettenreaktion (PCR).

Isotherme Nukleinsäureamplifikation

Die isotherme Amplifikation von Nukleinsäuren ist eine Technik, die eine effiziente und schnellere Akkumulation von Nukleinsäuren beim isothermen Prozess darstellt. Es ist ein einfacher und effizienter Prozess. Seitdem wurden um 1990 viele isotherme Amplifikationsverfahren als Alternativen zu einer Polymerasekettenreaktion (PCR) entwickelt.

Isothermes Transformationsdiagramm

Ein isothermes Transformationsdiagramm wird verwendet, um die Kinetik von Stahl zu verstehen. Es ist auch als Zeit-Temperatur-Transformationsdiagramm bekannt.

375px TTT-Diagramm
Zeit-Temperatur-Transformationsdiagramm Haben Wikipedia

Es ist mit mechanischen Eigenschaften, Mikrobestandteilen / Mikrostrukturen und Wärmebehandlungen in Kohlenstoffstählen verbunden.

Isotherme PV-Darstellung

800px isotherme PV
Isotherme PV-Darstellung Haben Wikipedia

Beispiel für einen isothermen Prozess

Isotherm ist ein Prozess, bei dem die Systemtemperatur unverändert oder konstant bleibt.

Wir können das Beispiel eines Kühlschranks und einer Wärmepumpe nehmen. In beiden Fällen wird hier die Wärmeenergie abgeführt und hinzugefügt, die Systemtemperatur bleibt jedoch konstant.

Beispiele: Kühlschrank, Wärmepumpe

Isotherme Arbeit

Wir haben das PV-Diagramm über dem Absatz verwendet. Wenn wir eine Arbeitsformel dafür schreiben wollen. Wir sollten die Fläche unter der Kurve AB-VA-VB betrachten. Die für dieses Integral geleistete Arbeit kann wie folgt angegeben werden:

W= nRT lnfrac{{Vb}}{Va}

Hier in der Gleichung,

n ist die Anzahl der Mol

R ist die Gaskonstante

T ist die Temperatur in Kelvin

Isotherme Schicht

Ein isothermer Schichtbegriff wird in der Atmosphärenwissenschaft verwendet. Es ist definiert als eine vertikale Luft- oder Gasschicht mit konstanter Temperatur über die gesamte Höhe. Diese Situation tritt auf dem niedrigen Niveau der Troposphäre in verschiedenen Advektionssituationen auf.

Isotherme PCR

Die vollständige Form der PCR ist eine Polymerasekettenreaktion. Diese Reaktion wird in isothermen Amplifikationstechniken verwendet, um DNA zu amplifizieren.

Isotherme Prozessgleichung

Wenn wir das universelle Gasgesetz betrachten, ist die Gleichung wie folgt gegeben:

PV = nRT

Hier ist dies ein isothermer Prozess, also T = Konstante,

PV = konstant

Die obige Gleichung gilt für ein geschlossenes System, das ideales Gas enthält.

Wir haben die früher geleistete Arbeit besprochen. Wir können diese Gleichung für den isothermen Prozess betrachten. Wie wir aus Abbildung wissen, ist Vb das Endvolumen und Va das Anfangsvolumen.

W= nRT lnfrac{{Vb}}{Va}

Isotherme Expansion eines idealen Gases

  • Isotherme - Die Temperatur ist konstant.
  • Erweiterung - Die Lautstärke nimmt zu.

Dies bedeutet, dass die isotherme Expansion das Volumen bei konstanter Temperatur des Systems erhöht.

In diesem Zustand tut das Gas ArbeitDaher ist die Arbeit negativ, da das Gas Energie zur Volumenvergrößerung einsetzt.

Die Änderung der inneren Energie ist ebenfalls Null ΔU = 0 (ideales Gas, konstante Temperatur)

Wrev = -int_{Va}^{Va}P dV

Wrev = -int_{Va}^{Va}frac{nRT}{V} dV

Wrev = -nRTlnleft | frac{Vb}{Va} rechts |

Isotherme reversible Expansion

In diesem Thema wird die isotherme Expansion des idealen Gases erläutert.

Isotherme Reaktion

Eine chemische Reaktion, die bei einer Temperatur oder bei einer konstanten Temperatur stattfindet, ist eine isotherme Reaktion. Es ist keine Temperaturänderung erforderlich, um die Reaktion bis zum Ende fortzusetzen.

Isotherme irreversible Expansion

Ein irreversibler Prozess ist ein realer Prozess, dem wir in der Realität fast immer gegenüberstehen. Das System und seine Umgebung können nicht in ihren Ausgangszustand zurückversetzt werden.

Isotherme Anlage

Wir haben das isotherme System bei Expansion und Kompression diskutiert, wenn wir eine Kolben-Zylinder-Anordnung wählen.

Es gibt einige Annahmen für dieses System wie:

  • Es gibt keine Reibung zwischen Kolben und Zylinder
  • Es gibt keine Wärme- oder Arbeitsverluste vom System
  • Die innere Energie des Systems sollte während des gesamten isothermen Prozesses konstant sein.

Wenn wir am Boden des Zylinders Wärme liefern, bewegt sich der Kolben von UT nach OT, wie in Abbildung gezeigt. Es ist eine isotherme Expansion. In ähnlicher Weise kehrt sich die isotherme Kompression um, wie wir zuvor erklärt haben. Dieses komplette System ist isotherm.

Isothermer Kompressionsmodul

Volumenmodul ist reziprok der Kompressibilität.

B(isotherm) = -frac{Delta P}{frac{Delta V}{V}}

Hier ist der Begriff der isotherme Kompressionsmodul. Es kann definiert werden als das Verhältnis von Druckänderung zu Volumenänderung bei konstanter Temperatur. Es ist gleich P (Druck), wenn wir die obige Gleichung lösen.

Isotherme innere Energie

Wir haben zuvor diskutiert, dass die innere Energie des Prozesses mit konstanter Temperatur konstant bleibt.

Isothermer Kompressibilitätskoeffizient

Der isotherme Kompressibilitätskoeffizient kann als Volumenänderung pro Druckänderungseinheit angenommen werden. Es ist auch als Ölkompressibilität bekannt. Es wird häufig bei der Ressourcenschätzung von Öl oder Gas in Erdölstudien verwendet.

C(isotherm) = -frac{1}{V}cdot frac{Delta P}{Delta V}

Isotherme Wärmeübertragung

Der Expansions- und Kompressionsprozess bei konstanter Temperatur funktioniert nach dem Prinzip der Null-Degradationsenergie. Wenn die Temperatur konstant ist, dann ändert sich die innere Energie und Enthalpie Veränderung sind null. Wärmeübertragung ist also gleich Arbeitsübertragung.

Wenn wir das Gas in einer Flasche erhitzen, steigt die Gastemperatur. Wir wollen ein System mit konstanter Temperatur, also müssen wir eine Spüle (Kältequelle) aufstellen, um die gewonnene Temperatur abzulehnen.

Angenommen, wir betrachten einen Zylinder mit einem Kolben. Das Gas wird sich im Zylinder ausdehnen und der Kolben gibt Verdrängungsarbeit aufgrund von Erwärmung. Die Temperatur bleibt auch in diesem Fall konstant.

Isotherme Atmosphäre

Es kann definiert werden, dass sich die Temperatur mit der Höhe in der Atmosphäre nicht ändert und der Druck mit der Aufwärtsbewegung exponentiell abnimmt. Es ist auch als exponentielle Atmosphäre bekannt. Wir können sagen, dass sich die Atmosphäre im hydrostatischen Gleichgewicht befindet.

In dieser Art von Atmosphäre können wir die Dicke zwischen zwei benachbarten Höhen mit der unten angegebenen Gleichung berechnen:

Z2-Z1 =frac{RT}{g} lnfrac{P1}{P2}

Woher,

Z1 & Z2 sind zwei verschiedene Höhen,

P1 & P2 sind Drücke bei Z1 bzw. Z2

R ist die Gaskonstante für trockene Luft,

T ist die virtuelle Temperatur in K,

g ist die Gravitationsbeschleunigung in m / s2

Isotherme Oberfläche

Angenommen, wir betrachten eine flache, kreisförmige oder gekrümmte Oberfläche usw. Wenn alle Punkte auf dieser Oberfläche die gleiche Temperatur haben, können wir sagen, dass die Oberfläche isotherm ist.

Isotherme Bedingungen

Wie ich weiß, wissen wir, dass die Temperatur des Systems bei diesem isothermen Prozess konstant bleiben muss. Um die Temperatur konstant zu halten, kann das System andere Parameter wie Druck, Volumen usw. ändern. Während dieses Vorgangs können auch die Arbeitsenergie und die Wärmeenergie geändert werden, die Temperatur bleibt jedoch gleich.

Isotherme Zone

Dieses Wort wird allgemein in der Atmosphärenwissenschaft verwendet. Es ist eine Zone in der Atmosphäre, in der die relative Temperatur in einigen Kilometern Höhe konstant ist. Im Allgemeinen befindet es sich im unteren Teil der Stratosphäre. Diese Zone bietet aufgrund ihrer konstanten Temperatur, des allgemeinen Zugangs zu Wolken und Regen usw. günstige Flugzeugbedingungen.

Isotherme Linien

Dieses Wort wird in der Geographie verwendet. Angenommen, wir zeichnen eine Linie auf einer Karte der Erde, um verschiedene Orte zu verbinden, deren Temperatur gleich oder nahezu gleich ist. Es ist allgemein als isotherme Linie bekannt.

Hier spiegelt jeder Punkt die bestimmte Temperatur zum Ablesen wider, die in einem bestimmten Zeitraum gemessen wurde.

Isothermer Riemen

In 1858 Silas McDowell von Franklin, mit diesem Namen für die westlichen Länder North Carolina, Rutherford und Polk. Dieser Begriff wird für eine Jahreszeit in diesen Zonen verwendet, in der man aufgrund der Temperaturkonsistenz leicht Obst, Gemüse usw. anbauen kann.

Isotherme vs isobare

Isotherme - Temperaturkonstante

Isobar - Druckkonstante

alle prozess
Isobar, Isotherm und Adiabat Prozesse im PV-Diagramm

Vergleichen wir beide Prozesse für die geleistete Arbeit. Entsprechend der Abbildung können Sie beide Prozesse feststellen. Wie wir wissen, ist diese geleistete Arbeit ein Bereich unter dem Integral. In der Abbildung können wir leicht erkennen, dass der isobare Prozessbereich offensichtlicher ist und die Arbeit mehr isobar ausgeführt wird. Es gibt eine Bedingung dafür. Der Anfangsdruck und das Anfangsvolumen sollten gleich sein. Dies ist nicht wahr, weil wir in keinem der thermodynamischen Zyklen während der Isobarie Arbeit bekommen. Dieses Thema ist logisch.

Die richtige Antwort hängt von der Art der Bedingung ab, dass das Volumen dabei erhöht oder verringert wird.

Isotherm vs isentropisch

Isotherme - Temperaturkonstante

Isentropisch - Entropiekonstante

Betrachten wir den Komprimierungsprozess, um ihn zu verstehen.

Bei der isothermen Kompression komprimiert der Kolben das Gas sehr langsam. So langsam, um die konstante Temperatur des Systems aufrechtzuerhalten.

Während im Fall von Isentropen keine vorhanden sein sollten Wärmeübertragung zwischen System und Umgebung möglich. Die isentrope Kompression erfolgt ohne Wärmeübertragung bei konstanter Entropie.

Der isentrope Prozess ähnelt dem adiabatischen, bei dem keine Wärmeübertragung stattfindet. Das System für den isentropischen Prozess sollte für Wärmeverluste gut isoliert sein. Der isentrope Kompressionsprozess liefert immer mehr Arbeitsleistung, da kein Wärmeverlust auftritt.

FAQs

Gibt es Wärmeübertragung im isothermen Prozess?

Antwort: Ja, jetzt ist die Frage warum und wie?

Betrachten wir ein Kolben-Zylinder-Beispiel, um es zu verstehen:

Wenn dem Boden des Zylinders Wärme zugeführt wird. Die Temperatur wird konstant gehalten und der Kolben bewegt sich. Entweder Expansions- oder Komprimierungsprozess. Die Wärme wird übertragen, aber die Systemtemperatur bleibt unverändert. Aus diesem Grund wird während des Carnot-Zyklus Wärme mit einer konstanten Temperatur zugeführt.

Warum ist der isotherme Prozess sehr langsam?

Es ist notwendig, dass der isotherme Prozess langsam abläuft. Sehen Sie, die Wärmeübertragung ist möglich, indem die Temperatur des Systems konstant gehalten wird. Es bedeutet, dass es eine gibt thermisches Gleichgewicht des Systems mit dem Körper. Das Timing des Prozesses ist langsam, um dieses thermische Gleichgewicht und eine konstante Temperatur aufrechtzuerhalten. Die für eine effektive Wärmeübertragung erforderliche Zeit ist höher, was den Prozess langsam macht.

Beispiele für isotherme Prozessbeispiele

Es gibt viele Anwendungen im täglichen Leben mit einer konstanten Temperatur. Einige von ihnen werden wie folgt erklärt:

  • Die Temperatur im Kühlschrank bleibt erhalten
  • Es ist möglich, das Eis zu schmelzen, indem die Temperatur konstant bei 0 ° C gehalten wird
  • Der Phasenwechselprozess findet bei konstanter Temperatur, Verdampfung und Kondensation statt
  • Wärmepumpe die funktioniert Gegenteil zur Kühlung

Was sind einige Beispiele aus der Praxis für einen isothermen Prozess??

Für diese Frage kann eine Vielzahl von Beispielen möglich sein. Bitte beziehen Sie sich auf die obigen Fragen.

Jeder bei konstanter Temperatur auftretende Phasenwechselprozess ist ein Beispiel für einen isothermen Prozess.

Verdunstung von Wasser aus Meer und Fluss,

Einfrieren von Wasser und Schmelzen von Eis.

Warum ist der isotherme Prozess effizienter als der adiabatischer Prozess?

Betrachten wir den reversiblen Prozess. Wenn der Prozess Expansion ist, dann ist die Arbeit des isothermen Prozesses mehr als adiabatisch. Sie können es anhand eines Diagramms erkennen. Die geleistete Arbeit ist eine Fläche unter der Kurve.

Angenommen, der Prozess ist eine Komprimierung, dann ist das Gegenteil des obigen Satzes. Die geleistete Arbeit in der adiabatischer Prozess ist mehr.

Die Beurteilung dieser Frage hängt von jeder Bedingung ab. Gemäß der obigen Bedingung ist der isotherme Prozess effizienter als der adiabatische.

Was ist die spezifische Wärme für einen isothermen Prozess, einen adiabatischen Prozess, und warum??

Die spezifische Wärme kann definiert werden als die Wärmemenge, die erforderlich ist, um die Temperatur eines Stoffes um 1 Grad zu erhöhen.

Q = m Cp Delta T

Wenn der Prozess die konstante Temperatur ist, ist ΔT = 0, so dass die spezifische Wärme undefiniert oder unendlich ist.

Cp = unendlich (wenn die Temperatur konstant ist)

Für einen adiabatischen Prozess ist die Wärmeübertragung nicht möglich, Q = 0

Cp = 0 (Wärmeübertragung ist 0)

In einem isothermen Prozess beträgt die Änderung der inneren Energie 0 Warum?

Die innere Energie ist die Funktion der kinetischen Energie der Moleküle.

Die Temperatur gibt die durchschnittliche kinetische Energie der mit dem System verbundenen Moleküle an.

Bleibt die Temperatur konstant, ändert sich die kinetische Energie nicht. Daher bleibt die innere Energie konstant. Die Änderung der inneren Energie ist Null.

Was ist effizienter? Isotherme Kompression oder isentropische Kompression und warum??

Der isentrope Prozess findet bei konstanter Entropie ohne Wärmeübertragung statt. Dieser Prozess ist immer ideal und reversibel. Beim isentropen Verdichtungsprozess wird das System's innere Energie nimmt zu, da keine Wärmeübertragung zwischen System und Umgebung möglich ist.

Bei der isothermen Kompression läuft der Prozess sehr langsam ab, da die Temperatur und die innere Energie konstant bleiben. Es gibt eine Wärmeübertragung zwischen dem System und der Umgebung.

Deshalb ist der isentrope Kompressionsprozess effizienter.

Hat ein isothermer Prozess eine Enthalpieänderung?

Wir können es klar durch die Enthalpiegleichung verstehen.

Die Enthalpie H ist wie folgt angegeben:

Änderung der Enthalpie = Änderung der inneren Energie + Änderung der PV

Für einen Prozess mit konstanter Temperatur,

Änderung der inneren Energie = 0,

Änderung in PV = 0.

Deshalb ändert sich die Enthalpie = 0

Warum ist eine adiabatische Kurve steiler als eine isotherme Kurve??

Während des adiabatischen Prozesses steigt die Systemtemperatur während der Komprimierung an. Sie nimmt während der Expansion ab. Aus diesem Grund kreuzt diese Kurve die isotherme Kurve an einem bestimmten Punkt im Diagramm.

In der Isotherme gibt es keine Temperaturänderung. Die Kurve wird nicht steiler wie adiabatisch.

Was würde passieren, wenn ich das Volumen eines Systems in einem isothermen Prozess mit externer Energie erhöhen würde?

 Angenommen, Sie erhöhen die Lautstärke des Systems. Sie möchten, dass das System isotherm ist. Sie müssen eine andere Vorkehrung treffen, um die Temperatur aufrechtzuerhalten. Das Erhöhen des Volumens verringert den Druck.

Was ist das Besondere an dem Wort „reversibel“ in einem isothermen oder adiabatischen Prozess?

Der Erste Gesetz der Thermodynamik besagt, dass beide im PV-Diagramm skizzierten Prozesse umkehrbar sind. Das System wird in sein Anfangsstadium kommen, um im Gleichgewicht zu bleiben.

Warum isotherm und adiabatisch im Carnot-Motor?

Das Carnot ist die effizienteste in der Thermodynamik. Der Grund dafür ist, dass alle Prozesse im Zyklus reversibel sind.

Carnot versuchte, Energie bei konstanter Temperatur (isotherm) zwischen zwei Quellen zu übertragen.

Er versuchte, die Expansionsarbeit zu maximieren und die erforderliche Komprimierung zu minimieren. Er wählte dafür einen adiabatischen Prozess.

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